09通信一班石亚娟-0909131109-基于颜色识别的自动分拣系统设计

学号0909131109毕业论文（设计）课题基于颜色识别的自动分拣系统设计学生姓名石亚娟系别电气工程系专业班级通信工程一班指导教师崔雪英二○一三年六月石亚娟:基于颜色识别的自动分拣系统设计目录摘要..........................................................IAbstract.........................................................II第一章绪论...................................................-1-1.1颜色分拣系统设计的意义..................................-1-1.2系统示意图...............................................-1-第二章系统的硬件设计.........................................-2-2.1单片机最小系统..........................................-2-2.1.1结构及原理图.......................................-2-2.1.2功能...............................................-2-2.2转轮驱动的电路设计及其功能...............................-3-2.2.1步进电机原理及结构.................................-3-2.2.2步进电机的功能.....................................-4-2.2.3霍尔开关...........................................-4-2.3颜色识别的硬件设计.......................................-5-2.3.1颜色传感器TCS3200的原理、结构及功能...............-5-2.3.1红外传感器的原理及功能.............................-7-2.4显示器的设计.............................................-7-2.4.1液晶显示器LCD1602..................................-8-2.5语音播报系统设计.........................................-9-2.6系统的电路原理图及实物图................................-11-第三章PCB图的设计...........................................-12-3.1结果及分析..............................................-14-第四章控制算法及软件设计....................................-15-4.1主程序设计..............................................-16-4.2模块子程序设计.........................................-19-4.2.1步进电机驱动函数..................................-20-4.2.2颜色分拣系统的程序................................-21-4.2.3按键程序..........................................-24-参考文献.....................................................-22-致谢.....................................................-26-铜陵学院毕业设计I摘要颜色自动分拣系统是一个以单片机最小系统为核心并由：转轮驱动系统、颜色识别系统、显示系统、语音播报等系统组成，其主要作用是按需求将杂乱的产品有序的分离开来。系统主要是根据颜色组成的RGB值来区分小球的颜色，不同颜色的小球其RGB值不同，这是根据自然界的三基色原理来实现的。当系统识别出小球颜色后会将小球送至相应的位置，没有识别的小球都会归类为废品。分拣系统在工业生产应用中的作用使得它越来越得到各个行业的青睐，随着科学的进步，信息时代的到来，各种仪器仪表越来越趋于人性化、数字化、智能化。为了提高生产效率，将产品生产智能化、机械化，将人们从体力劳动中解放出来。而这其中颜色自动分拣系统也广泛的在各行各业的生产过程起着重要的作用。像制药行业中将不同颜色的药丸分离开来等，只要是涉及有关将混乱的产品分类都可以用到颜色自动分拣系统。关键词：颜色传感器红外线传感器霍尔开关语音芯片WTV020步进电机石亚娟:基于颜色识别的自动分拣系统设计IIAbstract̥colorautomaticsortingsystemisoneofthesinglechipmicrocomputerminimumsystemasthecoreandby:wheeldrivesystem,coloridentificationsystem,displaysystem,speechsystem,itsmainroleisinaccordancewiththerequirementswillbemessyseparationofproductsordered.SystemismainlyaccordingtothecolorofRGBvaluetodistinguishthecoloroftheball,differentcolorballsitsRGBvalues,thisisaccordingtotheprincipleofthethreeprimarycolorsofnature.Whenthesystemwillidentifytheballafterthecolorballssenttothecorrespondingposition,norecognitionballswillbeclassifiedaswaste.Theroleofsortingsystemappliedinindustrialproductionmakesitmoreandmoregetthefavourofvariousindustries,withtheprogressofscience,thearrivalofinformationage,variouskindsofinstrumentismoreandmoretendtohumanization,digitalandintelligent.Inordertoimprovetheproductionefficiency,willbeintelligent,mechanizedproduction,peoplewillbeliberatedfrommanuallabor.Whichcolorautomaticsortingsystemisalsowidelyinallwalksoflifeplaysanimportantroleintheproductionprocess.Likethepharmaceuticalindustryindifferentcolorsofpillseparation,etc.,aslongasitisonthechaosoftheproductclassificationcanbeusedcolorautomaticsortingsystem.Keyword：ColorsortingcolorsensorHall-effectswitchvoicechipsteppingmotor铜陵学院毕业设计-1-第一章绪论1.1颜色分拣系统设计的意义系统主要是根据颜色组成的RGB值来区分小球的颜色，不同颜色的小球其RGB值不同，这是根据自然界的三基色原理来实现的。当系统识别出小球颜色后会将小球送至相应的位置，没有识别的小球都会归类为废品。具体操作如下：通过红外线传感器检测是否有小球存在，通过颜色传感器检测出小球的颜色的RGB值，并将信号发送给单片机，单片机给步进电机脉冲，并控制语音播报系统播报，步进电机旋转相应角度，把小球送至相应的位置，霍尔开关使步进电机回归原点。而这其中颜色自动分拣系统也广泛的在各行各业的生产过程起着重要的作用。像制药行业中将不同颜色的药丸分离开来等，只要是涉及有关将混乱的产品分类都可以用到颜色自动分这为以后工业生产全自动化更推进了一步。1.2系统示意图图1-1系统工作原理示意图颜色识别系统是通过事先进行采样，将红、黄、绿、蓝四种颜色的RGB值得范围记下，在实际的操作中随即将一个颜色的小球放入，红外传感器擦埃及小球的颜色传入系统，系统根据判断向步进电机发出指令，步进电机旋转相应的角度，将小球送入相应颜色的区域，完成颜色的分拣。单片机STC89C52供电及电源复位串口通信液晶显示步进电机语音播报系统霍尔开关及红外线传感器两个按键TCS3200识别采样控制信号反馈信号采样功能选择驱动源石亚娟:基于颜色识别的自动分拣系统设计-2-第二章系统的硬件设计颜色自动分拣系统是一个以单片机最小系统为核心并由：转轮驱动系统、颜色识别系统、显示系统、语音播报等系统组成，其主要作用是按需求将杂乱的产品有序的分离开来。系统主要是根据颜色组成的RGB值来区分小球的颜色，不同颜色的小球的RGB值是不一样的，这是根据自然界的三基色原理来实现的。当系统识别出小球颜色后会将小球送至相应的位置，没有识别的小球都会归类为废品。2.1单片机最小系统2.1.1结构及原理图本系统使用的单片机是STC98C52，它的基本结构包括三个十六位的定时计数器和一个六向量两级中断结构以及一个全双工串行通讯口，内置一个精密比较器和片内振荡器以及时钟电路。图2-1单片机原理图引脚定义：引脚编号引脚定义引脚编号引脚定义40号引脚VCC电源电压9号引脚RST复位输入20号引脚VSS接地18号引脚XTAL2振荡器反相放大器的输入端P0端口（39～32号引脚）8位双向I/O口30号引脚ALE地址锁存控制信号ALE是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲铜陵学院毕业设计-3-P1端口（1～8号引脚）带内部上拉电阻的8位双向I/O口29号引脚外部程序存储器选通信号是外部程序存储器选通信号P2端口TTL输入31号引脚访问外部程序存储器控制信号P3端口（10～17引脚）带内部上拉电阻的8位双向I/O端口19号引脚振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端表2-1单片机引脚作用2.1.2功能STC89C52单片机作为本系统的核心，它它具有功能齐全、能够抗干扰、耗能低、可靠性高，超低价，无法解密等优点。相比较其他芯片来说比较适合学生试验所用，故采用此单片机作为核心控制芯片。它具有4个输入输出端口，分别为PORT0、PROT1、PROT2、PROT3，其中P0口是一组8位漏极开路型双向IO口，校验时，要求接上拉电阻。其他三个内部有30K的电阻，所以不用再外接电阻，其工作电压为3.3V～5.5V（5V单片机）/2.0V～3.8V（3V单片机）。此单片机具有6个中断，其中包括三个定时器中断，二个外部中断，一个串口中断，为全双工通信口。用户应用程序的空间有8K字节，芯片上集成RAM为512字节，通用的32个I/O口。2.2转轮驱动的电路设计及其功能2.2.1步进电机原理及结构步进电动机：他是因为其转动的角度是固定的角度，一步一步的旋转而得名的。当它收到一个脉冲，步进电机就旋转一个角度，每一步旋转的角度都是固定的。步进电机分为：永磁式